CN201927615U - 选择性射极的太阳能电池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种具有选择性射极的太阳能电池，包括一基底及一电极，其电极设置于基底上，其中电极下方的部分基底包括至少一第一掺杂区和一第二掺杂区，其中第一掺杂区的掺杂浓度大于第二掺杂区的掺杂浓度。
Description
技术领域
本实用新型是有关于一种太阳能电池，特别是有关于一种具有选择性射极的太阳能电池。
背景技术
硅晶片的生产供应已是相当成熟的技术，广泛使用于各种半导体产业中的电子材料，再加上硅晶片能隙适合吸收太阳光，使得硅晶太阳能电池成为目前使用最广泛的太阳能电池。
具有选择性射极的太阳能电池能有效提升转换效率。图1显示一传统具有选择性射极的太阳能电池的剖面图。如图所示，具有选择性射极的太阳能电池是于电极110下方的部分基底102形成高浓度掺杂(heavy dopping)区106，于其它区域的基底102形成低浓度掺杂(light dopping)区104，且于基底102上形成抗反射层108。由于电极110之间的低浓度掺杂区104可减少电子-电洞子在射极与电池表面的复合(recombination)，此外电极110下方的较高浓度掺杂射极能够维持良好的金属(电极)与射极间接面特性，因此，相较单一掺杂浓度射极结构的传统太阳能电池，具有选择性射极的太阳能电池拥有较高的开路电压(Voc)与短路电流(Isc)，因而拥有较高的光电转换效率。
虽然具有选择性射极的太阳能电池好处是如此显著，业界仍需要成本较低，并且增加电池效率的新型的具有选择性射极的太阳能电池结构。本实用新型提出一可更提升太阳能电池效率并更节省时间、工艺成本的选择性射极结构。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种具有选择性射极的太阳能电池，可更提升太阳能电池效率并更节省时间、工艺成本。
本实用新型提供一种具有选择性射极的太阳能电池，包括一基底；及一电极，设置于基底上，其中电极下方的部分基底包括至少一第一掺杂区和一第二掺杂区，其中第一掺杂区的掺杂浓度大于第二掺杂区的掺杂浓度。
在本实用新型的一实施例中，未设置该电极的基底表面包括该第二掺杂区。
在本实用新型的一实施例中，该电极下方的部分基底包括两个第一掺杂区和一夹于该些第一掺杂区间的第二掺杂区。
在本实用新型的一实施例中，该电极下方的部分基底至少包括一沟槽，该第一掺杂区位于邻近该沟槽侧壁和底部的基底表面，且该电极延伸入该沟槽。
在本实用新型的一实施例中，所述的具有选择性射极的太阳能电池尚包括一抗反射层，设置于该基底表面。
在本实用新型的一实施例中，该第一掺杂区的阻值为20～70Ω/square。
在本实用新型的一实施例中，该第二掺杂区的阻值为80～130Ω/square。
在本实用新型的一实施例中，该电极为银。
在本实用新型的一实施例中，该基底为硅。
在本实用新型的一实施例中，该第一掺杂区和该第二掺杂区是掺杂磷或硼。
为了让本实用新型的上述目的、特征及优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下：
附图说明
图1显示一传统具有选择性射极的太阳能电池的剖面图；
图2A～2G显示本实用新型一实施例具有选择性射极的太阳能电池制作方法各阶段的剖面图；
图3A～3F显示本实用新型另一实施例具有选择性射极的太阳能电池制作方法各阶段的剖面图。
【主要组件符号说明】
102～基底； 104～低浓度掺杂区；
106～高浓度掺杂区；108～抗反射层；
110～电极； 202～基底；
204～第一表面； 206～第二表面；
208～掩模层； 210～开口；
212～第一掺杂区； 214～第二掺杂区；
216～抗反射层； 218～电极；
220～背电极； 302～基底；
301～第一表面； 303～第二表面；
304～掩模层； 306～沟槽；
308～第一掺杂区； 310～第二掺杂区；
312～电极； 313～延伸部；
314～背电极； 316～抗反射层。
具体实施方式
以下提供许多不同实施例或范例，以实行本实用新型各种不同实施例的特征。以下将针对特定实施例的构成与排列方式作简要描述，当然，下列的描述仅是范例，非用来限定本实用新型。
以下配合图2A～2G描述本实用新型一实施例具有选择性射极的太阳能电池的制作方法。首先，请参照图2A，提供一基底202，包括一第一表面204和一第二表面206。基底202可以是单晶硅、多晶硅或其它适合的半导体材料组成。接着，对基底202进行织化(texturization)和化学清洗工艺。请参照图2B，于基底202的第一表面204和第二表面206上形成掩模层(mask layer)208。在本实用新型一实施例中，掩模层208为二氧化硅。在本实用新型一范例中，掩模层208可用下列方式形成：于850℃的高温下进行一湿氧化工艺约40分钟。请参照图2C，图案化(patterning)掩模层208，形成数个开口210。在本实用新型一实施例中，掩模层208是使用聚焦激光进行图案化，值得注意的是，于对应后续形成太阳能电池的电极(electrode)下方形成至少两个开口210。若在栅线(finger)下，开口210的间隔约为120μm，宽约为20μm，若在汇流条(busbar)下，开口210的间隔约为2000μm，宽约为20μm。后续，可进行进泡氢氧化钾(KOH)溶液的工艺，以移除上述激光图案化工艺对基底202表面造成的损坏。请参照图2D，进行一第一掺杂(dopping)工艺，于掩模层208开口210下的部分基底202形成第一掺杂区212。在本实用新型一实施例中，第一掺杂区212是采用炉管加热的磷扩散，且第一掺杂工艺是一重掺杂工艺(heavy dopping)，例如形成的第一掺杂区212的阻值为20-70Ω/square，第一掺杂区212的阻值较佳为65Ω/square。请参照图2E，移除掩模层208。在本实用新型一实施例中，掩模层208是使用缓冲蚀刻液(BOE)移除，且一并移除基底202表面的磷玻璃(PSG)。请参照图2F，进行一第二掺杂工艺，于基底202的第一表面204下全面性的形成一第二掺杂区214。在本实用新型一实施例中，第二掺杂区214是采用炉管加热的磷扩散，且第二掺杂工艺是一轻掺杂工艺(lightdopping)，例如形成的第二掺杂区214的阻值为80-130Ω/square。后续，使用缓冲蚀刻液(BOE)移除基底202表面的磷玻璃(PSG)。请参照图2G，形成一抗反射层216于基底202的第一表面204上。在本实用新型一实施例中，抗反射层216为使用等离子辅助化学气相沉积法(PECVD)形成的氮化硅。后续，于基底202的第一表面204上方形成电极218，于基底202的第二表面206上形成背电极220。在本实用新型一实施例中，电极218和背电极220是采用以下方法形成：于基底202的第一表面204上网印银胶，于基底202的第二表面206上网印铝胶，将基底202放置于快速烧结炉中，形成电极218和背电极220。最后，进行激光切边绝缘工艺(未绘示)。
根据上述，本实施例于电极218下方的部分基底202中包括第一掺杂区212和第二掺杂区214，其中第一掺杂区212的掺杂浓度较第二掺杂区214的掺杂浓度高。亦即，本实施例电极下的选择射极的高浓度掺杂区的面积较已知技术选择性射极的太阳能电池小。
本实施例于电极下的选择射极的高浓度掺杂区较小的结构具有以下优点：由于选择射极的高浓度掺杂区较小，因此，使用激光进行图案化的面积较小，可减少激光损伤基底表面的面积。另外，由于选择射极的高浓度掺杂区较小，可减少材料的使用、减少工艺时间，降低成本。经申请人的研究显示，选择射极的高浓度掺杂区较小的结构和一般电极下选择射极全部为高浓度掺杂区的结构相较，效率约可再往上提升0.1％～0.3％。
以下配合图3A～3F描述本实用新型另一实施例具有选择性射极的太阳能电池制作方法。首先，请参照图3A，提供一基底302，包括一第一表面301和一第二表面303。基底302可以是单晶硅、多晶硅或其它适合的半导体材料组成。接着，对基底302进行织化(texturization)和化学清洗工艺。请参照图3B，于基底302的第一表面301和第二表面303上形成掩模层304。在本实用新型 一实施例中，掩模层304为二氧化硅。在本实用新型一范例中，掩模层304可以下列方式形成：于850℃的高温下进行一湿氧化工艺约40分钟。请参照图3C，图案化掩模层304，形成数个开口，且于开口下的基底302中形成沟槽306。在本实用新型一实施例中，掩模层304的开口和基底302的沟槽306是使用聚焦激光进行图案化，值得注意的是，于对应后续形成太阳能电池的电极下形成至少两个开口。若在栅线(finger)下，开口的间隔约为120μm，宽约为20μm，若在汇流条(bus bar)下，开口的间隔约为2000μm，宽约为20μm。后续，可进行进泡氢氧化钾(KOH)溶液的工艺，以移除上述激光图案化工艺对基底302表面造成的损坏。
请参照图3D，进行一第一掺杂工艺，于邻近沟槽侧壁和底部的部分基底302中形成第一掺杂区308。在本实用新型一实施例中，第一掺杂区308系采用炉管加热的磷扩散，且第一掺杂工艺是一重掺杂工艺，例如形成的第一掺杂区308的阻值为20-70Ω/square，第一掺杂区308的阻值较佳为65Ω/square。请参照图3E，移除掩模层304。在本实用新型一实施例中，掩模层304是使用缓冲蚀刻液(BOE)移除，且一并移除基底302表面的磷玻璃(PSG)。接着，进行一第二掺杂工艺，于基底302的第一表面301下全面性的形成一第二掺杂区310。在本实用新型一实施例中，第二掺杂区310是采用炉管加热的磷扩散，且第二掺杂工艺是一轻掺杂工艺，例如形成的第二掺杂区310的阻值为80-130Ω/square。后续，使用缓冲蚀刻液(BOE)移除基底302表面的磷玻璃(PSG)。请参照图3F，形成一抗反射层316于基底302的第一表面301上。在本实用新型一实施例中，抗反射层316为使用等离子辅助化学气相沉积法(PECVD)形成的氮化硅。后续，于基底302的第一表面301上方形成填入沟槽306的电极312，于基底302的第二表面303上形成背电极314。在本实用新型一实施例中，电极312和背电极314是采用以下方法形成：于基底302的第一表面301上网印银胶，于基底302的第二表面303上网印铝胶，将基底302放置于快速烧结炉中，形成电极312和背电极314。最后，进行激光切边绝缘工艺(未绘示)。
根据上述，本实施例的太阳能的电极包括至少两个延伸部313，延伸入电极下方的部分基底302中，其不仅可降低接触电阻，且可减少太阳能的电极下方的高浓度掺杂区。另外，本实施例使用激光进行图案化的面积较小，可减少 激光损伤基底302表面的面积，提高太阳能电池的效率。
虽然本实用新型已揭露较佳实施例如上，然其并非用以限定本实用新型，任何熟悉此项技艺者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可做些许更动与润饰。另外，本实用新型不特别限定于特定说明书中描述的实施例的装置和结构。熟悉本领域的人士可根据本实用新型说明书的揭示，进一步发展出与本实用新型大体上具有相同功能，或大体上可达成相同结果的装置和结构。因此，本实用新型的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (10)
1.一种具有选择性射极的太阳能电池，其特征在于，包括：
一基底；及
一电极，设置于该基底上，其中该电极下方的部分基底包括至少一第一掺杂区和一第二掺杂区，其中该第一掺杂区的掺杂浓度大于该第二掺杂区的掺杂浓度。
2.根据权利要求1所述的具有选择性射极的太阳能电池，其特征在于，未设置该电极的基底表面包括该第二掺杂区。
3.根据权利要求1所述的具有选择性射极的太阳能电池，其特征在于，该电极下方的部分基底包括两个第一掺杂区和一夹于该些第一掺杂区间的第二掺杂区。
4.根据权利要求1所述的具有选择性射极的太阳能电池，其特征在于，该电极下方的部分基底至少包括一沟槽，该第一掺杂区位于邻近该沟槽侧壁和底部的基底表面，且该电极延伸入该沟槽。
5.根据权利要求1所述的具有选择性射极的太阳能电池，其特征在于，尚包括一抗反射层，设置于该基底表面。
6.根据权利要求1所述的具有选择性射极的太阳能电池，其特征在于，该第一掺杂区的阻值为20～70Ω/square。
7.根据权利要求1所述的具有选择性射极的太阳能电池，其特征在于，该第二掺杂区的阻值为80～130Ω/square。
8.根据权利要求1所述的具有选择性射极的太阳能电池，其特征在于，该电极为银。
9.根据权利要求1所述的具有选择性射极的太阳能电池，其特征在于，该基底为硅。
10.根据权利要求1所述的具有选择性射极的太阳能电池，其特征在于，该第一掺杂区和该第二掺杂区是掺杂磷或硼。
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CX01 | Expiry of patent term | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20110810 |